摘要：針對傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)運(yùn)行中受擾動的問題，提出了基于干擾觀測器的改進(jìn)PID控制方法。通過干擾觀測器來補(bǔ)償擾動對伺服系統(tǒng)運(yùn)行的影響，提高系統(tǒng)的跟蹤精度。仿真和實(shí)驗結(jié)果表明，該控制方法可有效提高系統(tǒng)的跟蹤精度，增強(qiáng)伺服控制系統(tǒng)的適應(yīng)性和魯棒性。

關(guān)鍵詞：干擾觀測器；伺服控制系統(tǒng)；PID控制

中文分類號：TP302         文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

Research on PID control method based on the disturbance observer for servo system

ZHONG Meng-wei

( Department of Automation and Electronic Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042,China)

Abstract: To solve the problems when the traditional servo control system was disturbed, an improved PID control method based on disturbance observer was proposed. To compensate the disturbance and improve the tracking accuracy of the servo system by the disturbance observer. The simulation and experimental results show that the control method can effectively improve the tracking accuracy of the system and enhances the adaptability and robustness of the servo system.

Key words: disturbance observer; servo system; PID

1引言

隨著高新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，對控制系統(tǒng)性能的要求越來越高。在伺服系統(tǒng)控制器[1]的設(shè)計中，在系統(tǒng)參數(shù)變化以及外界擾動的干擾下的伺服控制系統(tǒng)的干擾抑制性能和魯棒性能是非常重要的[2]。采用常規(guī)PID控制難以達(dá)到令人滿意的控制效果。為了提高伺服控制系統(tǒng)的控制精度和魯棒性，本文提出了基于干擾觀測器的改進(jìn)PID控制方法[3]。該方法能夠很好地提高系統(tǒng)的跟蹤精度，同時引入干擾觀測器，可對系統(tǒng)的摩擦干擾進(jìn)行很好地抑制，提高系統(tǒng)的魯棒性。

2干擾觀測器的設(shè)計原理

干擾觀測器[4]的基本思想是，將外部力矩干擾及模型參數(shù)變化造成的實(shí)際對象與名義模型輸出的差異等效到控制輸入端，即觀測出等效干擾。在控制中引入等效的補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)對干擾完全控制。基本結(jié)構(gòu)如圖1所示：

3干擾觀測器的設(shè)計原理

4仿真研究

圖5 無干擾觀測器時的正弦跟蹤

圖6 有干擾觀測器時的正弦跟蹤

5結(jié)論

從仿真曲線中可以發(fā)現(xiàn)，采用常規(guī)PID控制時，在跟蹤期望信號過程中，有強(qiáng)烈的極限環(huán)振蕩且不能很好地跟蹤期望信號；而采用PID控制器與干擾觀測器的組合控制在跟蹤期望信號過程中，干擾觀測器對系統(tǒng)和測量信號具有較好的抑制作用，系統(tǒng)的極限環(huán)振蕩現(xiàn)象消失、其能較好地跟蹤期望信號。因此，該控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和魯棒性。

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